拉式膜片彈簧離合器CAD圖紙+說明書,膜片,彈簧,離合器,cad,圖紙,說明書,仿單 編號 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 外文翻譯 譯文 院 系 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師單位 姓 名 職 稱 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報告用紙 第 0 頁 共 15 頁 利用有限元法預(yù)測夾具系統(tǒng)的工件變形 Shane P Siebenaler Shreyes N Melkote 喬治 W 伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院 技術(shù) 亞特蘭大 GA 30332 0405 美國佐 治亞理工學(xué)院 Received 25 August 2004 accepted 7 April 2005 Available online 23 May 2005 摘 要 工件夾具系統(tǒng)引起的變形是工件變形的其中一種方式 為保證生產(chǎn)的質(zhì)量 選擇 合適的裝夾方法和準(zhǔn)確地預(yù)測這種變形是裝置設(shè)計(jì)中必不可少的 在這方面 有限元模 型已被廣泛應(yīng)用 然而 這些研究普遍忽視了本質(zhì)的變形體是夾具工件變形 也缺乏不 同有限元模型參數(shù)影響工件變形的知識 本研究采用有限元分析 FEA 模擬工件夾具 系統(tǒng) 并探討影響夾具工件變形體的因素 此外 某些有限元模型參數(shù)對預(yù)測影響精度 的因素進(jìn)行分析 FEA 模型是預(yù)測工件變形和定位合理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 分析在這項(xiàng)研究中 的工件夾具系統(tǒng) 結(jié)果發(fā)現(xiàn) 98 系統(tǒng)符合被捕獲建模工件和夾具的變形 余下的變形 發(fā)生在其他夾具元件 FEA 模型可以對不同夾具模型的精度和計(jì)算的裝載點(diǎn)進(jìn)行權(quán)衡 關(guān)鍵詞 夾具工件系統(tǒng) 有限元分析 變形 1 介紹 分析裝置是實(shí)踐加工中必不可少的方法 尤其是能力模型 可以準(zhǔn)確預(yù)測工件變 形誘導(dǎo)的夾具負(fù)載或可能的夾具變形 在設(shè)計(jì)裝置功能中最常見的用于建模和分析的 方法是接觸力的分析 夾具 工件系統(tǒng)包括剛體方法 聯(lián)系力學(xué)為基礎(chǔ)的方法和有限 元建模方法 這些建模方法 1 3 是無法通過的定義預(yù)測工件變形 因此不適宜夾具 對零件質(zhì)量的影響分析 聯(lián)系力學(xué)的方法 從一個具有邊界極限點(diǎn) 零件可以是有限的 近似為彈性半空間 這種方法能夠準(zhǔn)確地預(yù)測未知 定位反應(yīng)部隊(duì)和本地化的接觸變 形 4 6 然而 他們不適用兼容的零部件 另一方面 有限元模型是非常強(qiáng)大的 模擬能力在所有符合和非線性系統(tǒng)中存在 盡管利用有限元模型已在 beenwidely 文獻(xiàn) 報道 被應(yīng)用于實(shí)踐中 明確了不同的夾具變形 預(yù)測精度對工件的夾具變形的影響 但不同的有限元模型參數(shù)對工件變形缺乏必要的研究分析 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報告用紙 第 1 頁 共 15 頁 在許多應(yīng)用中的工件變形分析 一個共同的假設(shè)是有限元分析 FEA 分析工件 夾具系統(tǒng)的夾具是剛性的 在大多數(shù)這種情況下 是仿照工件夾具的位置和節(jié)點(diǎn)聯(lián)系被 完全抑制 這一提法普遍被稱為單點(diǎn)接觸 7 12 夾具元件不允許模型遵守夾具和 忽略摩擦接觸效果夾具和工件之間 其他研究人員 13 16 利用線性彈簧 近似夾具 部件的剛度 然而 這種方法需要剛度測量或近似 添加時間和引入潛在的錯誤分析 最近的工作 17 19 探索的表面使用接觸單元 這種做法使摩擦為影響的藍(lán)本 這種方法被用于工作力分析 17 使用有限元分析接觸單元來模擬多接觸夾具系統(tǒng) 然而 沒有調(diào)查摩擦的影響嚙合參數(shù)的結(jié)果 18 19 工作僅限于一個單一夾具 工 件接觸 更多重要的 這些研究中沒有分析的夾具的本身符合整體變形 本文探討各種有限的影響元建模參數(shù) 如摩擦和網(wǎng)密度工件變形 除了造型工件和 夾具的秘訣 是常見的的效果 如支持符合其他夾具元件塊底座工件變形等也是檢查工 件變形的有限元分析預(yù)測實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和定位反應(yīng) 2 夾具 工件系統(tǒng) 在這項(xiàng)研究中使用的工件夾具系統(tǒng) 包括限制在一個 3 2 1 夾具布局塊空心的矩形 截面壁厚 如圖 1 鋁 6061 T6 EZ70 GPA 新西蘭 0 334 工件測量 153 毫米 127 毫米 76 毫米 并有一個固定的壁厚 圖 1 噸 從 6 至 10 毫米 兩個夾子采用按 工件對六個定位 三個主平面上 上的兩個輔助平面 第三平面上 球形和平面硬化 AISI 1144 鋼 EZ206 GPA 新西蘭 0 296 與黑色氧化處理的夾具技巧被用來定位和 夾緊工件 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報告用紙 第 2 頁 共 15 頁 3 模型開發(fā) 有限元模型構(gòu)建使用 ANSYSw 版本 5 7 實(shí)體模型組裝的棱柱塊夾具提示 系統(tǒng) 中的所有組件為各向同性彈性體建模 夾具的秘訣顯示圖 2 無論是平面建模作為氣 瓶 夾具和定位圓形接觸面積的 60 和 127 mm2 的分別 或球 35 毫米的曲率半徑 結(jié)束上限 平面和球面提示軸向長度分別為 6 4 和 10 2 毫米 10 節(jié)點(diǎn)的四面體 元素 SOLID92 用于所有實(shí)體網(wǎng)格 工件和夾具之間的接觸進(jìn)行了數(shù)值模擬使用二次曲面表面接觸 元素 TARGE170 和 CONTA174 恒定的靜態(tài)摩擦系數(shù)是用來建立聯(lián)系的屬性在接口 到模擬地方的定 位器 每個定位器尖端對面的表面接觸被限制在所有三個平移度自由 適用于一個均勻 分布的壓力超過雙方夾相反的接觸面模擬所需的鎖模力 工件變形 分析了隨后的章節(jié) 被發(fā)現(xiàn)在兩個點(diǎn)上工件 這兩點(diǎn)正方向 DC1 和 DC2 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報告用紙 第 3 頁 共 15 頁 如圖 3 點(diǎn)的選擇 根據(jù)工件的位置 經(jīng)歷了因?yàn)橐獖A緊大部分變形 3 1 摩擦系數(shù)的敏感性 Satyanarayana 18 進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室測試 相同的工件夾具系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)平均靜態(tài)和工件之 間的摩擦系數(shù)為 0 18 米 夾具的提示 在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)的平均值從 0 15 至 0 25 為 了測試摩擦的影響 工件變形預(yù)測 有限元模型構(gòu)建工件壁的厚度 6 10 毫米在前面所述 的夾具抑制 頻譜從 0 15 到 0 30 m 的測試結(jié)合各種墻體的厚度 變形摘要結(jié)果列于表 2 3 1 的平均差異在變形預(yù)測中被發(fā)現(xiàn)為一米的變化 0 05 這些結(jié)果表明 在小的 變化的影響對工件變形的摩擦系數(shù)相當(dāng)小 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報告用紙 第 4 頁 共 15 頁 3 2 治療的主要平面定位 構(gòu)建了一系列車型確定主平面定位的影響 對于正確 設(shè)計(jì)的 3 2 1 布局 工件旋 轉(zhuǎn)阻止 三個主要采取的正常負(fù)荷平面定位工件的重量 摩擦這樣一個小負(fù)載所產(chǎn)生的 力量往往相形見絀更大的夾持負(fù)荷 進(jìn)行了分析 確定是否必須在這些定位器的摩擦 效應(yīng)占建模方法 兩套邊界條件被應(yīng)用到塊與壁厚 7 8 9 毫米 第一組 案件一 包括所有三個主要 的飛機(jī)受到定位 先前所描述的表面到表面的接觸邊界條件 被指定為 M 值 0 18 第 二個配置 案例 B 刪除了所有三主平面定位 只是抑制了在翻譯的工件表面底部 z 方向 表 3 給出了一個結(jié)果摘要 有限元分析結(jié)果顯示 預(yù)測變形之間的不同兩個邊界 條件設(shè)置由平均只有 1 31 這小的沖擊 使有限元分析的底部定位無主平面定位將 建造的模型從而節(jié)省了大量的計(jì)算時間 這個 案例 B 邊界條件設(shè)置使用的只有 77 和 69 完成平面模型的計(jì)算時間和球技巧 分別遺漏的三個加上主平面與制約的底 部定位 工件表面是用于配置隨后模型 應(yīng)當(dāng)指出 這逼近未必有效加工負(fù)載時還考慮 到 4 網(wǎng)格密度的影響 雖然一些公開發(fā)表的文獻(xiàn)使用的有限元分析分析工件變形 但是工件建模的網(wǎng)格 密度有缺乏 選擇適當(dāng)有限元模型是選擇理想的網(wǎng)格密度的一個關(guān)鍵因素 不合理的 網(wǎng)絡(luò)密度可能會產(chǎn)生一個網(wǎng)格不準(zhǔn)確的結(jié)果 然而 可能是不必要的太細(xì)網(wǎng)狀以及計(jì)算 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報告用紙 第 5 頁 共 15 頁 成本 SMRT 的智能網(wǎng)格功能 ANSYSw 利用構(gòu)建了堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)狀 離散值從 1 最密集 的網(wǎng)狀 至 10 至少密集目 被分配到各種固體部分 寬組合夾具和工件網(wǎng)格譜 大 小來確定最佳網(wǎng)目尺寸 為了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性 變形工件 DC1 和 DC2 在兩個夾子的 位置是計(jì)算 實(shí)驗(yàn)結(jié)果被用來作為基準(zhǔn)評估模擬結(jié)果的有效性 測試夾具與尺寸相同的模型構(gòu) 建 這項(xiàng)研究的工件的壁厚均勻 7 毫米 夾具元件固定 15 毫米 厚鋼板底座 上螺紋夾 具提示主要飛機(jī)直接被擰成底座 擰入鋼支撐塊等定位在打開每個固定在底板上 通 過四個螺栓兩個定位銷壓接 兩個夾子 同樣被固定在通過鋼支撐塊底板 驅(qū)動由液壓手動泵 鉗驅(qū)動的順序影響 工件的撓度為由 otherresearchers 顯示 20 21 作者在以往的工作 22 然而 在目前的 研究 兩個夾子同時由一個單一的液壓泵驅(qū)動 被視為驅(qū)動倍差異的兩個夾子是微不足 道的 在每一個點(diǎn)的變形使用電渦流探頭測量 改變目標(biāo)補(bǔ)丁的磁性檢測通量傳感器 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為位移值采集系統(tǒng) 超過五年的平均變形結(jié)果表 4 給出每個尖端和負(fù)載對試 驗(yàn) 測量標(biāo)準(zhǔn)偏差為 0 43 毫米 5 和 6 之間的百分比誤差 實(shí)驗(yàn)測量值和有限元分析結(jié)果平面和球形尖端案件 分別 圖 250 鉗 1 N 在負(fù)載的情況下 球形和平面 提示給每個墻厚度測試 類似的趨勢被發(fā) 現(xiàn)在 2 鉗變形 以及為加載 350 N 作為描繪在圖 工件的網(wǎng)格密度對模型精度的主導(dǎo) 作用 粗糙的網(wǎng)格密度可產(chǎn)生高達(dá) 20 的錯誤結(jié)果 然而 圖中可以觀察 6 影響結(jié)果 的準(zhǔn)確性夾具尖上的網(wǎng)格密度要少得多 工件和夾具 SMRT 的密度水平平面的情況下 提供最準(zhǔn)確的結(jié)果 為五 兩 分別 沒有有限元網(wǎng)格密度比這個組合改變預(yù)測的變形 對球形尖端案 1 SMRT 的網(wǎng)狀 6 個 密度水平工件和夾具元件 waschosen 表 5 總結(jié)了這些結(jié)果 由于表表演 有限元模型 提供解決方案指定的網(wǎng)格密度小于 5 的誤差水平 選定的網(wǎng)格密度 適用于所有隨 后的分析 元素屬性摘要選定的網(wǎng)格密度水平相對應(yīng)的是載于表 6 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報告用紙 第 6 頁 共 15 頁 5 驗(yàn)證選定的網(wǎng)格參數(shù) 一般的有限元網(wǎng)格的有效性以上參數(shù)獲得工件夾具系統(tǒng)成立到一個相同的網(wǎng)格指 引不同的負(fù)載的組合 在第 4 節(jié)被用作的實(shí)驗(yàn)裝置 塊的壁厚是 8 毫米和 375 列印夾 緊負(fù)荷被利用 表 7 給出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)有限元分析結(jié)果 正如上表所示 有少有限元分 析與實(shí)驗(yàn)值之間的誤差超過 5 從而確立了選定的網(wǎng)格充足為給定的工件夾具系統(tǒng)的 參數(shù) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報告用紙 第 7 頁 共 15 頁 6 反應(yīng)力預(yù)測 另一點(diǎn)是工件和夾具之間的反作用力 定位和工件 反作用的平衡是確保系統(tǒng)的 穩(wěn)定的關(guān)鍵 使用所示的設(shè)置了一系列的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行圖 4 以確定在 1 3 定位的反應(yīng)力 壓力敏感 富士前級 薄膜被用來在每個三個定位工件的接觸 以產(chǎn)生一種顏色烈度 圖 個人圖像映射到 密度陣列通過回歸分析 以確定接觸壓力 23 印記的地區(qū)被發(fā) 現(xiàn)使用照片編輯程序 導(dǎo)致的反應(yīng)力 網(wǎng)格參數(shù)在第 5 和建立的 0 18were 摩擦系數(shù)用來 預(yù)測反應(yīng)部隊(duì) 在同一地點(diǎn) 表 8 給出了分析結(jié)果 可以看出 從表有限元分析的預(yù) 測是在 5 的實(shí)驗(yàn)值 從而進(jìn)一步驗(yàn)證模型 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報告用紙 第 8 頁 共 15 頁 7 夾具身體遵守的影響 在前面的章節(jié)中所描述的模型只用了考慮工件和夾具的因素 最新公布的夾具分 析認(rèn)為跟剛性夾具相比 由于其具有相當(dāng)高的剛度 從而 這些研究沒有模擬夾具本身 并不能碰到任何的變形效果夾具元件 然而 尋求探討夾具遵守的原則是整體工件變形 預(yù)測建模各種夾具要素 組件除了接觸提示仿照夾具支撐塊 底座 和鉗支持所示圖 7 一系列車型納入構(gòu)建這些組件的各種組合 支持塊和底座構(gòu)造堅(jiān)實(shí)的棱形塊匹配那些在尺寸物理設(shè)置 支持塊有尺寸 63 5 毫 米 50 8 毫米 73 8 毫米 鋼底板尺寸 305 毫米 305 毫米 15 毫米 平面和球形尖 端夾具元件尺寸相同前面提到的分析 夾具提示建模為固定支撐塊通過的 vglue 命令的 ANSYSw 同樣是支持塊 貼于底板和螺栓和銷釘孔 werenot 藍(lán)本 模型 包括底板使 用 vglue 命令追究主要平面定位元素板 對于包括支持塊模式 但不是底座 塊的底面 限制自由 所有這三個平移度模擬被牢牢地固定在底板上的塊 為固體圓柱鉗支持氣 瓶只能沿軸產(chǎn)生夾緊力 所產(chǎn)生的夾緊壓力液壓泵是作為一個均勻分布整個區(qū)域的壓 力鉗背面 FEA 模型工件壁的厚度 7 8 和 9 毫米 用于分析 加載條件使用表 5 中的相同 工件變形也被評估在相同的位置網(wǎng)格密度的研究 平面尖端的結(jié)果在表 9 給出 2 的預(yù)測誤差 平均超過負(fù)荷條件和變形位置 是給予包括各種夾具元件的有限元分析模型 表中還給出了計(jì)算時間 含夾具的技巧和模型相對工件 這是顯而易見的 造型的額外 個別夾具元件提高了有限元模型的精度 完整的夾具模型顯示模擬結(jié)果的改善 屈服結(jié) 果在實(shí)驗(yàn)值的 1 然而 完整的模型需要 653 的計(jì)算時間需要的只是工件和模型 夾具的提示 對于球形提示夾具 建模夾具元件沒有改善的準(zhǔn)確性結(jié)果 額外的夾具元件建模了更準(zhǔn)確地反映夾具 工件為平面接觸的情況下的相互作用 變形夾具本身 而小的工件變形 會影響整體系統(tǒng) 有限元分析表明 2 4 的測量變形 發(fā)生在實(shí)際變形的夾具 仿真結(jié)果表明 遵守夾具的 22 7 發(fā)生在提示其余 77 3 的 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報告用紙 第 9 頁 共 15 頁 支持系統(tǒng) 從而 原模型只包含工件和夾具提示捕獲 98 1 的整體系統(tǒng)符合 7 1 支持塊遵守的意義 對有限元模型進(jìn)行了分析 看到在如何改變夾具遵守改變整體系統(tǒng)的初始配置夾 具模型以及支持塊有不同的深度 e 被運(yùn)行 最初的深度 D0 的 如圖 8 圖 9 地塊的 百分比在發(fā)生系統(tǒng)變形夾具本身的各種歸 D 的值 這將是預(yù)計(jì)更薄塊量比較大的偏轉(zhuǎn) 的 把更多的變形夾具 這假設(shè)被實(shí)驗(yàn)證實(shí) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報告用紙 第 10 頁 共 15 頁 8 結(jié)論 本文側(cè)重于影響因素利用有限時 工件變形的預(yù)測有限元方法 特別 它分析的影 響中 如接觸不同的有限元模型參數(shù)摩擦 網(wǎng)格密度和夾具機(jī)構(gòu)遵守有關(guān)預(yù)測工件變形 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 模擬研究表明 模型工件和夾具的接觸面到面的基礎(chǔ)上 接觸單元可以 預(yù)測工件變形和反應(yīng)位置 在實(shí)驗(yàn)值的 5 網(wǎng)密度的工件被認(rèn)為是更重要的模型的 準(zhǔn)確性夾具尖端密度 為夾具本文分析了工件系統(tǒng) 所有超過 98 變形系統(tǒng)可以捕獲 包含模型 工件和夾具系統(tǒng)的變形 是目前在夾具研究本身 遵守捕捉建模整個夾具 然而 一個完整的夾具模型需要超過 6 倍的計(jì)算時間 9 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報告用紙 第 11 頁 共 15 頁 這項(xiàng)工作是由卡特彼勒技術(shù)中心和一個從格魯吉亞的配對補(bǔ)助金研究聯(lián)盟 10 參考文獻(xiàn) 1 Y C Chou V Chandru M M Barash A mathematical approach to automatic configuration of machining fixtures analysis and synthesis ASME Journal of Engineering for Industry 111 4 1989 299 306 2 E C DeMeter Restraint analysis of fixtures which rely on surface contact ASME Journal of Engineering for Industry 116 1993 207 215 3 M Y Wang D M Pelinescu Contact force prediction and force closure analysis of a fixtured workpiece with friction ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering 125 2 2003 325 332 4 R P Sinha J M Abel A contact stress model for multi fingered grasps of rough objects Proceedings of the IEEE Conference on Robotics and Automation 1990 1040 1045 5 G Xiuwen J Y H Fuh A Y C Nee Modeling of frictional elastic fixture workpiece system for improving location accuracy IIE Transactions 28 1996 821 827 6 J F Hurtado S N Melkote A model for the prediction of reaction forces in a 3 2 1 machining fixture Transactions of NAMRI SME 26 1998 335 340 7 J D Lee L S Haynes Finite element analysis of flexible fixturing system ASME Journal of Engineering for Industry 109 2 1987 124 139 8 R J Menassa W R DeVries Optimization methods applied to selecting support positions in fixture design Transactions of ASME Journal of Engineering for Industry 113 1991 412 418 9 M R Rearick S Hu S Wu Optimal fixture design for deformable sheet metal fixtures Transactions of NAMRI SME 21 1993 407 412 10 E DeMeter Fast support layout optimization International Journal of Machine Tools and Manufacture 38 1998 1221 1239 11 Y J Liao S J Hu D A Stephenson Fixture layout optimization 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報告用紙 第 12 頁 共 15 頁 considering workpiece fixture contact interaction simulation results Transactions of NAMRI SME 26 1998 341 346 12 S L Xie S J Hu W Li A Sudjianto Fixture configuration design using a computer experiment Proceedings of the ASME Manufacturing Science and Engineering 11 2000 133 140 13 J Abou Hanna K Okamura Finite element approach to modeling particulate bed fixtures Journal of Manufacturing Systems 11 1992 1 12 14 P C Pong R R Barton P H Cohen Optimum fixture design Proceedings of the Second Industrial Engineering Research Conference 1993 pp 6 10 15 P Chandra S M Athavale S G Kapoor R E DeVor Finite element based fixture analysis model for surface error prediction due to clamping and machining forces Proceedings of ASME Manufacturing Science and Technology MED 6 2 1997 245 252 16 J H Yeh F W Liou Contact condition modeling for machining fixture setup processes International Journal of Machine tools and Manufacture 39 1998 787 803 17 Y G Liao R Khetan R Stevenson An experimental investigation into the deflection of a fixture workpiece system Transactions of NAMRI SME 28 2000 413 418 18 S Satyanarayana Fixture workpiece contact modeling for a compliant workpiece MS Thesis Mechanical Engineering Georgia Institute of Technology 2001 19 S Satyanarayana S N Melkote Finite element modeling of fixture workpiece contacts single contact modeling and experimental verification International Journal of Machine Tools and Manufacture 44 2004 903 913 20 B M Bazrov A I Sorokin The effect of clamping sequence on workpiece mounting accuracy Soviet Engineering Research 2 10 1982 539 543 21 P Chandra S M Athavale R E DeVor S G Kapoor Effect of preloads on the surface flatness during fixturing of flexible workpieces Proceedings of the First S M Wu Symposium vol 2 1996 pp 146 152 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報告用紙 第 13 頁 共 15 頁 22 A Raghu S N Melkote Analysis of the effects of fixture clamping sequence on part location errors Journal of Machine Tools and Manufacture 44 2004 373 382 23 S Siebenaler Finite element approach to modeling deformation in a fixture workpiece system MS Thesis Mechanical Engineering Georgia Institute of Technology 2003